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高二化学讲义一二章
第1章化学反应与能量
第1节化学反应与能量变化
第1课时焓变反应热
【学习目标】
1.了解学习化学反应原理的几种概念模型法。
2.理解反应热的含义,能判断反应是放热还是吸热。
3.能从微观角度,运用化学键的知识,解释化学反应过程为什么会有能量变化。
【学习重点】吸放热反应的判断
【学习难点】化学键解释化学反应中的能量变化
【前置作业】
1、通过前面的学习,判断一个反应是放热反应还是吸热反应的依据是什么?
2、化学反应一般都伴随着能量变化。
与质量守恒一样,在化学反应前后能量也存在守恒的关系。
由此你认为,反应过程中产生的热量变化与物质的能量之间有没有关系?
如果有,是什么关系?
怎样简单表示?
如果没有,请说明原因。
【学习过程】
【问题1】化学反应中能量变化有哪些形式?
【问题2】如何判断一个反应是吸热反应还是放热反应?
如何用图像表示吸放热反应?
【例1】下列各图中,表示反应是吸热反应的是()
【问题3】什么是反应热?
如何用反应热表示反应的吸放热?
【问题4】焓变如何计算?
【例2】拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要吸收的能量为436kJ、391kJ、946kJ,求1molN2生成NH3的焓变(△H)
【归纳总结】
1、反应的热效应与焓变的关系:
2、常见的吸热反应与放热反应:
【课堂小结】
【反思】
【随堂练习】
1.下列叙述正确的是()
A.化学反应除了生成新的物质外,还伴随着能量的变化
B.物质燃烧一定是放热反应
C.放热的化学反应不需要加热就能发生
D.吸热反应不加热就不会发生
2.下列过程属于放热反应的是()
A.用石灰石烧制石灰
B.在生石灰中加水
C.浓硫酸的稀释
D.硝酸铵与氢氧化钙的反应
3.下列过程中,需吸收能量的是()
A.H+H→H2B.H+Cl→HClC.I2→I+ID.S+O2→SO2
4.已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。
在反应过程中,破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ,破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ,下列关系式正确的是()
A.Q1+Q2>Q3B.Q1+Q2>2Q3C.Q1+Q2 5、已知在一定条件下,断开1molH-H键需要吸收436KJ的能量,断开1molCl-Cl键需要吸收243kJ的能量,断开1molH-Cl键需要吸收43kJ的能量。 问: H2+Cl2=2HCl是放热反应还是吸热反应? 生成2molHCl时的能量变化是多少? 第2课时热化学方程式 【学习目标】 1.了解热化学方程式的意义。 2.能书写热化学方程式。 3.能根据热化学方程式判断和分析反应热的多少 4.了解中和反应反应热的测定方法。 【学习重点】热化学方程式的书写 【学习难点】热化学方程式的书写 【前置作业】 已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要吸收的能量为436kJ、391kJ、946kJ,写出该化学方程式并计算求1molN2生成NH3的焓变(△H) 【每课一题】 2mol氢气与1mol氧气发生反应生成2mol水蒸气或液态水,放出的热量是否相同? 【归纳总结】化学反应焓变与那些因素有关 【学习过程】 一、热化学方程式 【例题1】在200˚C、101KPa时,1molH2与碘蒸气作用生成HI时,放出14.9kJ的热量,请用一个方程式既能表示出物质变化过程,又能表示出反应的热效应。 【问题1】什么是热化学方程式? 【归纳总结】热化学方程式与化学方程式有哪些不同? 【问题2】热化学方程式中,△H表示什么意义? 【例题2】根据【前置作业】写出氢气与氮气生成氨气的热化学方程式,并回答问题: (1)热化学方程式: (2)问题1、若将1molH2与1molN2置于一密闭容器中发生反应,放出多少热量? 问题2、若将一定量的氢气、氮气置于一密闭容器中,生成2mol氨气时放出的热量为多少? 【问题3】可逆反应的反应热表示什么意义? 【归纳总结】 1、如何书写热化学方程式: 2、△H的意义: 一般反应: 可逆反应: 2、中和热的测定 实验报告: 实验名称: 仪器与药品: 实验操作: 实验结论: 写出盐酸与氢氧化钠反应的热化学方程式: 【归纳总结】1、什么是中和热? 2、中和热和反应热是否相同? 他们之间有什么区别与联系? 【思考】1、酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入? 2、实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量? 若用HCl过量行吗? 3、试验中为什么用稀盐酸和稀氢氧化钠,而不用浓酸或浓碱? 【课堂小结】 【反思】 【随堂练习】 1、下列热化学方程式书写正确的是() A.2SO2+O2=2SO3△H=-196.6kJ/mol B.H2(g)+1/2O2(g)====H2O (1)△H=-285.8kJ/mol C.2H2(g)+O2(g)====2H2O (1)△H=+571.6kJ/mol D.C(s)+O2(g)====CO2(g)△H=+393.5kJ/mol 2、已知在1×105Pa,298K条件下,1gH2燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,表示该反应的热化学方程式正确的是() A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=–142.9kJ·mol-1 B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=–571.6kJ·mol-1 C.2H2+O2=2H2OΔH=-571.6kJ·mol-1 D.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=–285.8kJ·mol-1 3、关于热化学方程式: 2H2(气)+O2(气)=2H2O(液)△H=-571.6kJ/mol,下列有关叙述错误的是() A.2molH2完全燃烧生成液态水时放出571.6kJ的热 B.1molH2完全燃烧生成液态水时放出285.8kJ的热 C.2个氢分子完全燃烧生成液态水放出571.6kJ的热 D.上述热化学方程式可以表示为: H2(气)+O2(气)=H2O(液);△H=-285.8kJ/mol 4、0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态B2O3和液态水,放出649.5kJ热量,乙硼烷燃烧的热化学方程式为: 5、已知(l) =H2O(g)△H1=akJ· (2) =2H2O(g)△H2=bkJ· (3) =H2O(l)△H3=ckJ· (4) =2H2O(l)△H4=dkJ· 下列关系式中正确的是() A.a<c<0B.b>d>0C.2a=b<0D.2c=d>0 第二节燃烧热能源 【学习目标】 理解燃烧燃烧的含义 ②掌握表示燃烧热的热化学方程式的写法和有关燃烧热的简单的计算 ③通过结我国的能源现状的认识过程,培养学生的节能意识 【教学重点】表示燃烧热的热化学方程式的写法和有关燃烧热的简单的计算 【教学难点】表示燃烧热的热化学方程式的写法 【学习过程】 1、燃烧热 (1)定义: 【归纳总结】在理解物质燃烧热的定义时,要注意以下几点: ①研究条件: ②反应程度: ③燃烧物的物质的量: ④研究内容: ⑤在未有特别说明的情况下,外界压强一般指25℃,101kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化,它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物。 如: C→、H→、S→ [例1]分析以下几个热化学方程式,哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的? 为什么? A.C(s)+1/2O2(g)===CO(g);ΔH=110.5kJ/mol B.C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-393.5kJ/mol C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-571.6kJ/mol D.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g);ΔH=-241.8kJ/mol (2)燃烧热方程式 根据【例1】写出氢气燃烧的热化学方程式: 【归纳总结】由于计算燃烧热时,可燃物质是以1mol作为标准来计算的,所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。 2、燃烧热的计算及应用 【例2】在101kPa时,1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890.3kJ的热量,CH4的燃烧热为多少? 1000LCH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少? 写出甲烷燃烧的热化学方程式。 3、能源 (1)什么是能源? 能源的作用? 就是能提供能量的自然资源,包括化石燃料(煤、石油、天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。 能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。 (2)当今世界上重要的能源是什么? 怎样解决能源枯竭问题? 节约能源的重要措施是什么? 什么是新能源? 化石燃料: 煤、石油、天然气解决的办法: 开源节流;即开发新能源,节约现有能源,提高能源的利用率。 措施: 科学地控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,提高能源的利用率。 新能源: 太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物能。 (3)相关思考题∶燃料充分燃烧的条件是什么? .燃料燃烧时,若空气过量或不足,会造成什么后果? 为什么固体燃料要粉碎后使用? 煤在直接燃烧时会产生SO2、氮氧化物及烟尘等,严重影响空气质量且易导致酸雨、温室效应等,从而使环境受到严重污染,故通过清洁煤技术(如煤的液化和气化,以及实行烟气净化脱硫等),大大减少燃煤对环境造成的污染,势在必行。 提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是大势所趋。 【课堂小结】 【反思】 【随堂练习】 1、101kPa时,1.00gCH4完全燃烧生成液态水和二氧化碳,放出55.6kJ的热量,写出表示CH4燃烧热的热化学方程式。 2、1molO2与足量氢气反应产生水蒸气放热483.6kJ,写出该反应的热化学方程式: 。 若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ,请写出表示氢气燃烧热的热化学方程式: 3、1.00L1.00moL/L的硫酸溶液与2.00L1.00moL/L的NaOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,写出该反应的热化学方程式;由此得出,强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为。 若1molHF在水溶液中完全电离时吸收10.4kJ的热量,则当稀溶液中有1molHF跟1molNaOH反应时的热化学方程式为: 。 第三节化学反应热的计算 【教学目标: 】 1、盖斯定律的本质,了解其科学研究中的意义。 2、掌握有关盖斯定律的应用。 3、通过运用盖斯定律求有关反应的反应热,进一步理解反应热的概念。 4、通过实例感受盖斯定律的应用,并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要贡献。 【教学重点】掌握有关盖斯定律的应用 【教学难点】掌握有关盖斯定律的应用 【学习过程】 【前置作业】观察下列热化学方程式 ①C(s)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH1=-110.5kJ/mol ②CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol ③C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH3=-393.5kJ/mol 它们之间有什么联系? 一、盖斯定律 1、定义: 2、学习盖斯定律的意义: 【例1】同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。 现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的”。 已知 P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s);ΔH=-2983.2kJ/mol P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s);ΔH=-738.5kJ/mol 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 _________________________________。 【练习1】在同温同压下,下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是() A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=-Q1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);△H=-Q2 B.C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H=-Q1 C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-Q2 C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-Q2 D.S(g)+O2(g)=SO2(g);△H=-Q1 S(s)+O2(g)=SO2(g);△H=-Q2 【练习2】298K,101kPa时,合成氨反应的热化学方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△H=-92.38kJ/mol。 在该温度下,取1molN2(g)和3molH2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在进行反应,测得反应放出的热量总是少于92.38kJ,其原因是什么。 【练习3】用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。 例如: CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol-1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ·mol-1 若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为 (阿伏加德罗常数用NA表示),放出的热量为 kJ。 2、反应热的计算: 1、通过键能计算 【例1】拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要吸收的能量为436kJ、391kJ、946kJ,求1molN2生成NH3的焓变. 【归纳总结】通过键能如何计算反应热。 2、通过物质能量计算 【例2】已知常温常压下,1mol氢气具有的能量为akj,1mol氧气具有的能量为bkj,1mol水具有的能量为ckj,写出氢气的燃烧热化学方程式。 【归纳总结】如何通过物质能量计算反应热 3、盖斯定律 【例题3】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。 (2)已知: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)ΔH=-113.0kJ·mol-1 则反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)的ΔH=kJ·mol-1 4、反应热之比等于化学计量数之比 【例4】乙醇的燃烧热ΔH=-1366.8kJ·mol-1,在25˚C、101KPa时,1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量? 3、反应热的大小比较 【例5】在同温同压下,下列各组热化学方程式中,△H2>△H1的是(). A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2 B.S(g)+O2(g)=SO2(g)△H1;S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2 C.CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H1;2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2 D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H1; H2(g)+ Cl2(g)=HCl(g)△H2 【归纳总结】反应热比较应注意哪些问题? 【课堂小结】 【反思】 【随堂练习】 1、沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。 0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时,放出445kJ的热量,则下列热化学方程式中正确的是() A.2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);△H=+890kJ•mol-1 B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=+890kJ•mol-1 C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-890kJ•mol-1 D. CH4(g)+O2(g)= CO2(g)+H2O(l);△H=-890kJ•mol-1 2.已知热化学方程式: 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-485.5kJ·mol-1, 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-546.41kJ·mo 在标准状况下,将若干升氢气和氧气的混合气体点燃又恢复到标准状况下,气体的体积减少了67.2L,则此时放出的热量为() A.1638.2kJB.1456.5kJC.485.5kJD.546.4kJ 3.已知31g白磷变成31g红磷放出18.39kJ热量。 下列两反应中: P4(S、白磷)+5O2(g)=2P2O5(s)△H1, 4P(S、红磷)+5O2(g)=2P2O5(s)△H2, △H1和△H2大小关系为() A△H1>△H2B△H1=△H2C△H1<△H2D无法确定 4.人体内葡萄糖的消耗可用下述化学方程式表示: C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O (1)△H=-2800kJ·mol-1, 如果某人每天消耗12540kJ热量,他每天至少要摄入葡萄糖() A.806gB.1000gC.1250gD.1500g 5.已知热化学方程式: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=—889.5kJ/mol C2H6(g)+ O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=—1558.35kJ/mol C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H=—1409.6kJ/mol C2H2(g)+ O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=—1298.35kJ/mol C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=—2217.8kJ/mol 现有1mol上述气态烃的混合物经充分燃烧后,放出1518.8kJ得热量,则混合烃的组成可能是() A.CH4和C2H2B.C3H8和C2H2C.C2H6和C3H8D.C2H6和CH4 第二章化学反应速率与化学平衡 第一节化学反应速率 【学习目标】 1、通过回顾化学反应速率的概念和表示方法,掌握计算化学反应速率的方法, 2、通过判断、比较和计算化学反应速率,提高有关化学概念的计算能力。 3、通过学习,明确研究化学反应速率的意义 【学习重点】化学反应速率的概念。 【学习难点】化学反应速率的计算。 【前置作业】 在2L的密闭容器中,加入1mol和3mol的H2和N2,发生N2+3H22NH3,在2s末时,测得容器中含有0.4mol的NH3,求①该反应用NH3表示的化学反应速率。 ②该反应用N2、H2表示的化学反应速率。 [回顾归理] 一、化学反应速率 1.定义: 2.公式: 3.单位: 4.同一反应中,用不同物质表示的化学反应速率比=。 注意: (1)化学反应速率是平均反应速率,无负值。 (2)一般不用固体和纯液体表示化学反应速率。 (3)表示化学反应速率时,须注明物质 (4)同一反应,同样快慢,不同物质浓度变化可能不同,速率数值可能不同,但表示意义相同。 【每课一题】 在不同条件下分别测得反应2SO2+O2=2SO3(g)的速率如下: A.V(SO2)=4mol.L-1..min-1B.V(O2)=3mol.L-1.min-1 C.V(SO3)=0.1mol.L-1.min-1D.V(O2)=0.1mol.L-1.S-1 该反应进行的快慢顺序为________________ [回顾归理] 5.比较反应速率的快慢,要转化为来比较。 【课堂探究】 [针对练习1]将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应 2A(g)+B(g) 2C(g),若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法正确的是() A用A表示的反应速率为0.3mol·L-1·S-1B.用B表示的反应速率为0.6molL-1·S-1 C.2s时物质A的转化率为70%D.2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1 [针对练习2]某温度下,浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z,经过tmin后,测的物质的量浓度分别为c(X2)=0.4mol/L,c(Y2)=0.8mol/L,c(Z)=0.4mol/L,则该反应的反应方程式可表示为________________________ [针对练习3]某温度时,在3L密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质 的量随时间变化的曲线如图所示。 由下图中数据分析: (1)该反应的化学方程式: __; (2)反应开始至2min末,X的反应速率为; (3)该反应是由开始反应的。 (正反应逆反应正逆反应同时) [归理] 二、化学反应速率的测定 化学反应速率可通过实验测定,因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物),所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率中都可加以利用。 包括: (1). (2). [实验探究] 1、仔细阅读实验2-1,完成以下实验报告: 实验目的: ___________________________________________________ 主要仪器: _____________________________________________________ 实验药品: _______________________________________________________ 实验步骤: ________________________________________________________ ________________________________________________________ 比较二者收集10ml氢气所需的时间,填写实验记录卡: 加入试剂 反应时间(min) 反应速率(mL/min) 1mol/L硫酸 4mol/L硫酸 实验结论: ; 注意事项: ; 【思考】 1.本实验还可以如何测定锌和稀硫酸反应的速率? 2.若不用注射器收集氢气,可用什么替代? 3.还可根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应的反应速率? 【课堂总结】 【反思】 第二节影响化学反应速率的因素 【学习目标】 1.通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。 2.知道活化分子、有效碰撞、活化能的涵义及其对化学反应速率的影响。 【学习重点】影响化学反应速率的外
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